TUGAS AKHIR

PRARANCANGAN PABRIK PROPILEN GLIKOL

DARI PROPILEN OKSIDA DAN AIR

KAPASITAS 60.000 TON PER TAHUN

Diajukan untuk Memenuhi Persyaratan Meraih Gelar Sarjana Teknik

Strata Satu pada Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik

Universitas Muhammadiyah Surakarta

Oleh :

Tri Setia Nugraha

D 500 100 007

Dosen Pembimbing

1. Dr. Ahmad M. Fuadi.

2. M. Mujiburohman Ph.D

JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA

SURAKARTA

2014

iv

MOTTO

“Orang yang beruntung adalah yang hidupnya hari ini lebih baik dari yang telah lalu , dan

merugilah yang hidupnya sama dengan yang kemarin dan celakalah yang hidupnya lebih

buruk dari yang kemarin”

“Jika kamu suka membuat kemudahan bagi urusan sesamamu, maka urusanmu kamu juga

akan dipermudah oleh Tuhan, tetapi jika kamu suka membuat kesulitan bagi urusan

sesamamu maka urusan kamu juga akan dipersulit”

(HR. Tirmidzi)

”Sesungguhnya sesudah kesulitan itu ada kemudahan, maka apabila kamu telah selesai dari

suatu urusan kerjakanlah dengan sungguh – sungguh urusan yang lain, dan hanya kepada

Allah kamu berharap”

(Q.S Al-Insyirah : 6 – 8)

“Kesalahan lebih berharga dari pada takut pada kesalahan dan tidak melakukan apapun”

(Mario Teguh)

“Hidup adalah perjuangan tanpa henti”

Sesungguhnya allah tidak akan merubah nasib suatu kaum kecuali mereka merubah nasib

mereka sendiri(QS 13:11)

Maka apabila kamu telah selesai dari satu pekerjaan, masukilah dengan sungguh-sungguh

pekerjaan yang lain(QS 94: 7)

Tidak ada kesuksesan yang dicapai tanpa adanya keringat dan airmata.

Berusaha dan berdoa secara sungguh-sungguh dan serahkan hasilnya kepada allah SWT

v

PERSEMBAHAN,

Allah SWT, segala puji syukur kupanjatkan hanya kepada-Mu. Atas segala rahmat dan

nikmat menjadi hamba-Mu. Semoga kami selalu terjaga dalam ridho-Mu, Junjungan kami

Nabi Muhammad SAW dan para sahabatnya, untuk suritauladan yang begitu mulia bagi

kami.....

Ayahanda Sumirat,Ibunda Sri Wuryani, serta dua kakakku tercinta Dwi Nurmala Endah

dan Janwar Ardiansyah terima kasih untuk seluruh curahan kasih sayang, dukungan dan

kepercayaanmu selama ini. Untuk perjuangan panjangnya & tangggungjawab yang begitu

besar. Kalian segalanya bagiku. Kalian adalah pahlawan hidupku yang banyak

mengajariku arti kehidupan, yang membantuku mewujudkan impian yang tidak pernah

lekang oleh waktu, pemotivasi terbaik dalam hidupku, yang selalu menyelipkan namaku

dalam setiap doa dan pengharapan.....

Bapak dan Ibu tercinta, semoga tetesan butir-butir keringatmu terwujud sebagai

keberhasilan dan kebahagiaanku.....

Terimakasih juga ku ucapkan teruntuk Dian Nur Hayati yang selalu ada di hatiku, yang

selalu memberi aku doa, semangat, nasehat, dukungan, cinta dan sayangnya.....

Andy Wijatmiko, partner Tugas Akhir, terima kasih atas kerja sama dan kesabaranmu

dalam setiap kesulitan, serta segala bantuanmu dalam mengerjakan Tugas Akhir ini hingga

selesai…..

Untuk sahabat-sahabatku, Anang, Agung, Nashrudin, Dapid, Jefry, Sodiq, Oni, Prariska,

Yudha, Yeni, Firman, Wijay, Fajar, Alip, Agus, Fatiha, Wawan, Heri, Luth, Ajie, Daru,

Etty, Alwafi Kalian adalah keluarga keduaku.....

vi

Semua teman-teman seperjuangan Teknik Kimia angkatan 2010. Empat tahun sudah kita

lalui kebersamaan dalam canda dan tawa, ayo semangat untuk cepet lulus.....

Buat semua pihak yang telah membantu, terima kasih atas bantuannya, maafkan tidak

dapat menyebutkan satu per satu... Semoga kita bisa menatap masa depan bersama yang

lebih cerah dan selalu mendapat ridho-Nya…..

vii

INTISARI

Saat ini di Indonesia belum ada pabrik propilen glikol yang berdiri,

maka prospek pembangunan pabrik prolilen glikol menguntungkan. Propilen

glikol banyak digunakan dalam berbagai bidang industri, seperti pembuatan

produk-produk farmasi, bahan kosmetik, dan dalam bidang makanan.Untuk

memenuhi kebutuhan dalam negeri yang masih harus diimpor dari luar negeri

dan adanya peluang ekspor yang masih terbuka, maka dirancang pabrik propilen

glikol dengan kapasitas 60.000 ton/tahun dengan bahan baku propilen oksida

7579,50 kg/jam dan air 43829,39 kg/jam. Pabrik direncanakan berdiri di

kawasan industri Tuban, Jawa Timur pada tahun 2020.

Propilen glikol dibuat dengan mereaksikan propilen oksida dan air

dalam Reaktor Alir Tangki Berpengaduk (RATB) dengan suhu operasi 32oC dan

tekanan 1 atm dilengkapi dengan koil pendingin bersuhu 5oC dengan waktu

reaksi 1 jam. Reaksi ini terjadi secara eksotermis. Dari reaksi yang berlangsung

hanya menghasilkan produk propilen glikol (C3H8O2), sedang komponen lain

yang ikut sebagai out put reaktor adalah air (H2O) dan propilen oksida ( C3H6O),

kemudian ada katalis asam sulfat (H2SO4) dan metanol (CH3OH) sebagai bahan

pembantu kelarutan propilen oksida.

Dari hasil analisis ekonomi diperoleh keuntungan sesudah pajak sebesar

Rp.269.400.347.361, ROI (Return On Investment) sesudah pajak 48,20%, POT

(Pay Out Time) sesudah pajak 1,71 tahun, BEP (Break Even Point) 45,88%, dan

SDP (Shut Down Point) 32,07%. Sedangkan DCF (Discounted Cash Flow)

sebesar 50,93%. Jadi dari segi ekonomi, pabrik propilen glikol ini layak untuk

dipertimbangkan pendiriannya.

Kata Kunci : Propilen Glikol, Reaktor RATB, Hidrasi

viii

KATA PENGANTAR

Assalamu’alaikum Wr. Wb.

Puji syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT atas limpahan rahmat,

taufik dan hidayah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir

dengan judul “Prarancangan Pabrik Propilen Glikol dari Propilen Oksida dan Air

Kapasitas 60. Ton per Tahun”.

Tugas Prarancangan Pabrik merupakan salah satu syarat yang wajib

ditempuh untuk menyelesaikan program strata 1 di Jurusan Teknik Kimia,

Fakultas Teknik, Universitas Muhammadiyah Surakarta.

Pada kesempatan ini, penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada

pihak-pihak yang telah memberikan dukungan, bimbingan, dan bantuan hingga

terselesaikannya laporan tugas akhir ini. Adapun pihak-pihak tersebut, antara lain:

1. Dr. Ahmad M. Fuadi, sebagai dosen pembimbing I

2. M. Mujiburohman Ph.D,dosen pembimbing II

3. Rois Fatoni. Ph.D, selaku Ketua Jurusan Teknik Kimia, Universitas

Muhammadiyah Surakarta

4. Eni Budiyati, ST. M.Eng selaku koordinator tugas akhir

5. Seluruh dosen dan staf Teknik Kimia Universitas Muhammadiyah Surakarta.

Penulis menyadari adanya keterbatasan dalam penyusunan laporan ini.

Besar harapan penulis akan adanya saran dan kritik yang membangun guna

kesempurnaan laporan ini. Penyusun berharap semoga laporan ini bermanfaat bagi

semua pihak yang membaca.

Wassalamu’alaikum Wr. Wb.

Surakarta, Desember 2014

Penulis

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ............................................................................................. i

HALAMAN PENGESAHAN .............................................................................. ii

PERNYATAAN ORIGINALITAS ..................................................................... iii

MOTTO ................................................................................................................ iv

PERSEMBAHAN ................................................................................................... v

INTISARI ............................................................................................................ vii

KATA PENGANTAR ........................................................................................ viii

DAFTAR ISI ........................................................................................................ ix

DAFTAR TABEL .............................................................................................. xiii

DAFTAR GAMBAR ............................................................................................ xv

BAB I. PENDAHULUAN ...................................................................................... 1

1.1 Latar Belakang Pendirian Pabrik ............................................................ 1

1.2 Kapasitas Prarancangan Pabrik .............................................................. 2

1.3 Penentuan Lokasi Pabrik ........................................................................ 6

1.4 Tinjauan Pustaka .................................................................................... 7

1.4.1 Macam-macam Proses.................................................................. 7

1.4.2 Kegunaan Produk ......................................................................... 9

1.4.3 Sifat Bahan Baku dan Produk ...................................................... 9

BAB II. DESKRIPSI PROSES...........................................................................15

2.1 Spesifikasi Bahan Baku, Bahan Pembantu dan Produk ....................... 15

2.2 Konsep Proses ...................................................................................... 16

2.2.1 Kondisi Operasi .......................................................................... 16

2.2.2 Mekanisme Reaksi ..................................................................... 16

2.2.3 Tinjauan Kinetika ....................................................................... 17

2.2.4 Tinjauan Termodinamika ........................................................... 17

2.3 Diagram Alir Proses dan Langkah Proses ............................................ 20

2.3.1 Langkah Proses .......................................................................... 20

2.3.2 Diagram Alir Proses ................................................................... 22

2.4 Neraca Massa dan Neraca Panas .......................................................... 25

x

2.4.1 Neraca Massa ............................................................................. 25

2.4.2 Neraca Panas .............................................................................. 30

2.5 Layout Pabrik dan Tata Letak Peralatan ............................................. 34

2.5.1 Lay out Pabrik ............................................................................ 34

2.5.2 Lay out Peralatan Proses ............................................................ 38

BAB III. SPESIFIKASI PERALATAN PROSES ............................................ 41

3.1 Alat Utama ......................................................................................... 41

3.1.1 Mixer (M) .................................................................................. 41

3.1.2 Reaktor 1 (R-01)......................................................................... 42

3.1.3 Menara Destilasi 1(MD-01) ....................................................... 43

3.1.4 Netralizer (N) ............................................................................ 44

3.1.5 Rotary Drum Filter (RDF)..........................................................45

3.1.6 Dekanter (D)...............................................................................46

3.1.7 Menara Destilasi (MD-02)......................................................... 46

3.2 Alat Pendukung .................................................................................... 47

3.2.1 Heat Exchanger 1(HE-01) ......................................................... 47

3.2.2 Cooler 2 (Co-02) ....................................................................... 48

3.2.3 Reboiler 1 (Re-01)..................................................................... 49

3.2.4 Condensor (Cd-01).................................................................... 50

3.2.5 Accumulator (Acc-01)................................................................51

3.2.6 Heat Exchanger (HE-02)........................................................... . 51

3.2.7 Cooler 1 (Co-01) ....................................................................... 52

3.2.8 Reboiler 2 (Re-01)..................................................................... 53

3.2.9 Condensor 2 (Cd-02).................................................................54

3.2.10 Accumulator 2 (Acc-02)......................................................... 55

3.2.11 Cooler 3 (Co-03) ..................................................................... 55

3.2.12 Cooler 4 (Co-04) ..................................................................... 56

3.2.13 Tangki Propilen oksida............................................................. 57

3.2.14 Tangki Methanol .................................................................... 57

3.2.15 Tangki Asam Sulfat................................................................. 58

3.2.16 Tangki Propilen glikol.............................................................. 59

xi

3.2.17 Tangki Natrium Hidroksida..................................................... 59

3.2.18 Pompa Proses..................................................... ..................... 60

BAB IV. UNIT PENDUKUNG DAN LABORATORIUM ............................... 69

4.1 Unit Pendukung Proses ........................................................................ 69

4.1.1 Unit penyediaan dan pengolahan air .......................................... 70

4.1.2 Spesifikasi alat pengolah air ....................................................... 79

4.1.3 Kebutuhan air ............................................................................. 86

4.1.4 Unit penyediaan steam ............................................................... 88

4.1.5 Unit penyediaan listrik ............................................................... 90

4.1.6 Unit penyediaan bahan bakar ..................................................... 92

4.1.7 Unit udara tekan ......................................................................... 93

4.1.8 Unit pengolahan limbah ............................................................. 93

4.2 Unit Laboratorium ................................................................................ 94

BAB V. MANAJEMEN PERUSAHAAN .......................................................... 96

5.1 Bentuk Perusahaan ............................................................................... 96

5.2 Struktur Organisasi ............................................................................... 96

5.2.1 Pemegang saham ........................................................................ 99

5.2.2 Direktur ...................................................................................... 99

5.2.3 Dewan Komisaris ..................................................................... 100

5.2.4 Kepala Bagian .......................................................................... 100

5.2.5 Karyawan ................................................................................. 102

5.2.6 Sekretaris .................................................................................. 103

5.2.7 Staf ahli .................................................................................... 103

5.3 Sistem Kepegawaian dan Sistem Gaji ................................................ 104

5.3.1 Sistem kepegawaian ................................................................. 104

5.3.2 Pembagian jam kerja karyawan................................................ 104

5.3.3 Sistem gaji ................................................................................ 106

5.4 Kesejahteraan Karyawan .................................................................... 109

5.5 Manajemen Produksi .......................................................................... 110

5.5.1 Perencanaan produksi ............................................................... 111

5.5.2 Pengendalian proses ................................................................. 112

xii

BAB VI. ANALISIS EKONOMI......................................................................114

6.1 Perhitungan Biaya .............................................................................. 118

6.2 Fixed Capital Investment ................................................................... 120

6.3 Working Capital Investment ............................................................... 121

6.4 Manufacturing Cost ............................................................................ 121

6.5 General Expenses ............................................................................... 122

6.6 Analisis Kelayakan ............................................................................. 122

6.6.1 Return On Investment ............................................................... 122

6.6.2 Pay Out Time ............................................................................ 123

6.6.3 Break Event Point..................................................................... 123

6.6.4 Shut Down Point....................................................................... 124

6.6.5 Discounted Cash Flow ............................................................. 125

BAB VII. KESIMPULAN ................................................................................. 127

DAFTAR PUSTAKA.........................................................................................128

LAMPIRAN........................................................................................................131

xiii

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 1.1 Kebutuhan impor propilen glikol (tahun 2003-2013) ........................ 2

Tabel 1.2 Produsen propilen glikol di luar negri................................................. 4

Tabel 2.1 Harga ΔGo

f masing-masing komponen .............................................. 18

Tabel 2.2 Harga ΔHo

f masing-masing komponen ............................................. 19

Tabel 2.3 Neraca massa di sekitar mixer 01 (M) ............................................... 25

Tabel 2.4 Neraca massa di sekitar reaktor (R) .................................................. 26

Tabel 2.5 Neraca massa di sekitar reaktor 01 (R-01) ......................................... 26

Tabel 2.6 Neraca massa di sekitar Menara destilasi (MD-01) ............................ 27

Tabel 2.7 Neraca massa di sekitar Netralizer (N) .............................................. 27

Tabel 2.8 Neraca massa di sekitar Rotary Drum Vacum Filter (RDF) .............. 28

Tabel 2.9 Neraca massa di sekitar Dekanter (D) ................................................. 28

Tabel 2.10 Neraca massa di sekitar Menara destilasi (MD-02) .......................... 29

Tabel 2.11 Neraca massa total ............................................................................ 29

Tabel 2.12 Kapasitas panas (J/kmol K) ............................................................... 30

Tabel 2.13 Neraca Panas di sekitar Mixer (M) ................................................... 31

Tabel 2.14 Neraca panas di sekitar Reaktor 1 (R-01) ......................................... 31

Tabel 2.15 Neraca panas di sekitar Menara distilasi 1 (MD-01) ........................ 32

Tabel 2.16 Neraca panas di sekitar Netralizer (N) .............................................. 32

Tabel 2.17 Neraca panas di sekitar Rotary Drum Vacum Filter (RDF) .............. 33

Tabel 2.18 Neraca panas di sekitar Dekanter (D) ............................................... 33

Tabel 2.19 Neraca panas di sekitar menara distilasi 2 (MD-02) ......................... 34

Tabel 2.20 Luas bangunan pabrik ........................................................................ 36

Tabel 4.1 Kualitas air umpan boiler ................................................................... 72

Tabel 4.2 Kebutuhan air pendingin .................................................................... 86

Tabel 4.3 Kebutuhan air umpan boiler .............................................................. 86

Tabel 4.4 Data kebutuhan steam ........................................................................ 88

Tabel 4.5 kebtuhan listrik untuk umpan ............................................................. 90

Tabel 4.6 Konsumsi listrik untuk utilitas .......................................................... 91

xiv

Tabel 5.1 Pembagian shift karyawan ................................................................105

Tabel 5.2 Perincian gaji pegawai ......................................................................108

Tabel 6.1 Cost index chemical plant ................................................................115

Tabel 6.2 Fuxed capita investmen ....................................................................120

Tabel 6.3 Working capital ................................................................................121

Tabel 6.4 Manufacturing Cot ...........................................................................121

Tabel 6.5 General expenses ............................................................................122

Tabel 6.6 Fixed cost ........................................................................................123

Tabel 6.7 Variable cost ...................................................................................123

Tabel 6.8 Regulated cost .................................................................................124

xv

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 1.1 Grafik kebutuhan propilen glikol di Indonesia ............................. 3

Gambar 1.2 Grafik data impor propilen glikol di dunia selama 3 tahun ........... 4

Gambar 1.3 Persentase negara peng-impor propilen glikol pada tahun 2013....5

Gambar 2.1 Diagram alir kualitatif ................................................................... 22

Gambar 2.2 Diagram alir kuantitatif ................................................................. 23

Gambar 2.3 Diagram alir arus ........................................................................... 24

Gambar 2.4 Tata letak pabrik ............................................................................. 37

Gambar 2.5 Tata letak peralatan proses ............................................................ 40

Gambar 4.1 Diagram alir pengolahan air ........................................................... 73

Gambar 5.1 Struktur organisasi.......................................................................... 98

Gambar 6.1 Grafik hubungan tahun dengan cost index ...................................117

Gambar 6.2 Grafik analisis ekonomi ...............................................................125